Présentation de l'univers

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1 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap. 4 Présentation de l'univers Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution I. La structure de notre univers 1) Les amas de galaxies Que trouve-t-on dans notre univers?... Selon vous, quelles sont les plus grosses structure, celles qui contiendraient toutes les autres? Hypothèse :... Vidéo : "au cœur du système solaire", filaments galactiques Comment était l'univers à son début, que contenait-il? Que contient-il aujourd'hui?... D'après le Pr Joël Primack, quelle matière régit la structure de l'univers?... Comment l'équipe du professeur Joël Primack a-t-elle fait pour le prouver?... A quoi ressemble aujourd'hui la structure de l'univers?... Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. Ce qu'il faut retenir c'est que l'univers, à grande échelle est formé de paquet de galaxie, appelés amas de galaxies. 1

2 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap. 4 2) Les galaxies a. cas général Il existe trois grands types de galaxies : les galaxies... qui ressemblent à des ballons de rugby et les galaxies... qui ressemblent à des spirales les galaxies..., (résultant de collision entre galaxies) Ces galaxies ne sont pas fixes dans l'espace, elle..., interagissent et se...parfois. Collision entre galaxies Légendes, de gauche à droite, du haut vers le bas: 1: aujourd'hui, la galaxie d'andromède apparaît comme une petite tache ovale sur le ciel. 2: dans deux milliards d'années, M31 aura nettement grandi. 3: dans 3,75 milliards d'années, elle s'étendra sur tout le ciel. 4: dans 3,85 milliards d'années: la collision provoque des naissances d'étoiles en série. 5: dans 3,9 milliards d'années, la flambée stellaire se poursuit. 6: dans 4 milliards d'années, la Voie lactée et M31, liées par la gravitation, sont totalement déformées. 7: dans 5,1 milliards d'années, les cœurs des galaxies apparaissent comme deux lobes lumineux. 8: dans 7 milliards d'années, les deux galaxies se fondent en une seule, elliptique, dont le centre ultralumineux domine la nuit. NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas, and A. Mellinger Ainsi la galaxie d'andromède nous fonce dessus à la vitesse de km/h et nous percutera dans environ 4 milliard d'années, pour donner naissance à une nouvelle galaxie que certains scientifiques anglais nomme déjà "milkomeda". 2

3 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap. 4 b. La Voie Lactée, notre galaxie Notre galaxie porte le nom de Voie Lactée. C'est la grande trainée blanchâtre que l'on peut observer dans le ciel : C'est une galaxie spirale qui contient deux bras principaux (bras Ecu-croix ou bras du centaure et bras de Persée) et trois bras secondaires. On n'a pas de photo extérieure de notre galaxie, mais en connaissant les densités d'étoiles ainsi que leur éloignement, on peut se faire une image de ce qu'elle devrait être : Elle mesure années-lumière et contient, entre autre, environ 300 milliards d'étoiles. 3

4 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap. 4 3) Présentation de quelques objets présents dans une galaxie Dans les galaxies, on trouve des étoiles, de tout âge, de toute taille. On trouve des nuages de gaz et de poussières : les nébuleuses, des amas globulaires, nébuleuse planétaire. Et bien sur, plus proche de nous, des planètes, comètes, astéroïde, planètes naines, planète gazeuses, satellite naturel,... Exposés sur les objets de l'univers II. Le système solaire 1) Formation et planètes du système solaire L'histoire de notre système solaire, né à partir de l'effondrement gravitationnel d'un nuage de gaz appelé "nébuleuse primitive". La formation du disque proto-solaire et l'accrétion des planètes, jusqu'à notre système solaire tel qu'il se présente aujourd'hui. Et demain, que se passera-t-il? Poussières d'étoile Le système solaire est né d'une nébuleuse, vestige de l étoile qui était à notre place il y a entre 10 et 5 milliards d années et qui, après avoir consumé tout son carburant nécessaire à la réaction nucléaire, est morte en expulsant toute sa matière dans l espace. Formation du disque proto solaire Sous l effet de sa propre gravité, cette nébuleuse primitive s est condensée jusqu à former un disque granuleux puis s est effondrée sur elle-même jusqu à atteindre une telle densité et une telle température qu une réaction nucléaire engendra la naissance du Soleil! Formation du disque d'accrétion Autour de ce proto Soleil, se forme alors ce qu on appelle le disque d accrétion : un disque grand de plusieurs centaines d UA, formés de grains de matière (essentiellement de la poussière) en rotation autour du centre. 4

5 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap. 4 Formation des planètes Au fil des millions d années, les atomes de matières qui formaient ce disque ce sont croisés, percutés, et donc agrégés (d où le nom de «disque d accrétion») jusqu à former des blocs rocheux, puis des astéroïdes, puis encore des planétoïdes Ces astres, plus grands et plus massifs que jamais, ont alors accéléré le phénomène, attirant toujours plus de matière, jusqu à former les planètes qui nous sont aujourd hui si familières Ainsi, au centre du système solaire se trouve le Soleil, notre étoile. Autour duquel gravitent 8 planètes : Mercure Vénus Mars Jupiter Saturne Uranus et Neptune. 2) Les autres objets du système solaire C'est évidement pas les seuls objets contenus dans notre système stellaire. IL y a également, des comètes (comme la comète de tchourioumov Guérassimenko), une ceinture d'astéroïde entre Mars et Jupiter, des planète naines (comme Cérès et Hauméa), un nuage d'astéroïde aux limites extérieures : le nuage de Oort, des satellites naturels (comme ganymède, satellite de Jupiter),... passage des groupes d'élèves On peut se représenter le système solaire en coupe : 5

6 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap ) Distances a. Distances astronomiques Pour mesurer l'univers, les astronomes utilisent différentes unités en fonction de ce qu'ils mesurent. Lorsqu'il mesure l'univers, ils utilisent l'année-lumière : 1 année-lumière correspond à la distance parcourue par la lumière en une année, et : 1 al = 9, km Pour mesurer des distances dans le systèmes solaires, ils utilisent l'unité astronomique. Une unité astronomique correspond à la distance qui sépare la Terre du Soleil, et : 1 UA =1, km Exercices :... b. les distances du système solaire Pour comprendre et aborder les distances de notre système solaire, nous allons diviser toutes ses mesures par 10 milliards Objet Diamètre réel en km Diamètre réduit Distance réelle du soleil en km Soleil Distance réduite Mercure Vénus

7 Classe de quatrième Organisation et transformation de la matière Décrire la constitution et les états de la matière Chap. 4 Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Puis essayer de découper un morceau de papier de la taille réduite, et enfin tracer sur la carte du quartier la place de ce morceau de papier. Conclusion : il y a beaucoup d'objets dans le système solaires mais ils sont très éloignés les uns des autres. A notre échelle, il y a donc beaucoup d'espace vide dans l'univers, même au sein des galaxies. 7

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9 rayon de la mort 375 km 9

10 DM collision entre la Voie Lactée et Andromède : Commencez par lire les questions suivantes, puis répondez-y en visionnant la vidéo déposer dans le cahier de texte de Pronote. Vous pouvez faire ce devoir à deux si vous le souhaitez. La vidéo sera également disponible au CDI. Vous devrez faire ce devoir sur informatique et me renvoyer le fichier via pronote. Cela permettra de validez des compétences du B2i. 1) A quelle type de galaxie appartiennent ces galaxies déformées? 2) Comment sont-elles formées? 3) Comment s'appelle l'amas de galaxie dans lequel nous vivons? Combien de galaxies comprend-il? 4) A quelle distance se trouve Andromède? 5) Dans combien de temps notre galaxie et celle d'andromède se rencontreront-elles? 6) La collision va-t-elle détruire les deux galaxies? 7) Quelle forme aura la nouvelle galaxie. 10

11 Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution Objectifs : - décrire la structure de l'univers (galaxie) et son évolution 11

12 Que trouve-t-on dans notre univers?... Selon vous, quelles sont les plus grosses structure, celles qui contiendraient toutes les autres? Hypothèse :... Vidéo : "au cœur du système solaire", filaments galactiques Comment était l'univers à son début, que contenait-il? Que contient-il aujourd'hui?... D'après le Pr Joël Primack, quelle matière régit la structure de l'univers?... Comment l'équipe du professeur Joël Primack a-t-elle fait pour le prouver?... A quoi ressemble aujourd'hui la structure de l'univers?... Que trouve-t-on dans notre univers?... Selon vous, quelles sont les plus grosses structure, celles qui contiendraient toutes les autres? Hypothèse :... Vidéo : "au cœur du système solaire", filaments galactiques Comment était l'univers à son début, que contenait-il? Que contient-il aujourd'hui?... D'après le Pr Joël Primack, quelle matière régit la structure de l'univers?... Comment l'équipe du professeur Joël Primack a-t-elle fait pour le prouver?... A quoi ressemble aujourd'hui la structure de l'univers?... 12

13 Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. Conclusion : Notre Univers contient différents corps :...,...,...,... Mais ces objets ne sont pas répartis au hasard dans l'univers, ils sont...les uns dans les autres : comme des poupées russes! La plus grosse structure connue à ce jours sont les......, découvert en 2006 : les galaxies sont regroupées en paquet qui, à très grande échelle,ressemblent à des filaments. 13

14 Collision entre galaxies Légendes, de gauche à droite, du haut vers le bas: 1: aujourd'hui, la galaxie d'andromède apparaît comme une petite tache ovale sur le ciel. 2: dans deux milliards d'années, M31 aura nettement grandi. 3: dans 3,75 milliards d'années, elle s'étendra sur tout le ciel. 4: dans 3,85 milliards d'années: la collision provoque des naissances d'étoiles en série. 5: dans 3,9 milliards d'années, la flambée stellaire se poursuit. 6: dans 4 milliards d'années, la Voie lactée et M31, liées par la gravitation, sont totalement déformées. 7: dans 5,1 milliards d'années, les cœurs des galaxies apparaissent comme deux lobes lumineux. 8: dans 7 milliards d'années, les deux galaxies se fondent en une seule, elliptique, dont le centre ultralumineux domine la nuit. NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas, and A. Mellinger Ainsi la galaxie d'andromède nous fonce dessus à la vitesse de km/h et nous percutera dans environ 4 milliard d'années, pour donner naissance à une nouvelle galaxie que certains scientifiques anglais nomme déjà "milkomeda". Collision entre galaxies Légendes, de gauche à droite, du haut vers le bas: 1: aujourd'hui, la galaxie d'andromède apparaît comme une petite tache ovale sur le ciel. 2: dans deux milliards d'années, M31 aura nettement grandi. 3: dans 3,75 milliards d'années, elle s'étendra sur tout le ciel. 4: dans 3,85 milliards d'années: la collision provoque des naissances d'étoiles en série. 5: dans 3,9 milliards d'années, la flambée stellaire se poursuit. 6: dans 4 milliards d'années, la Voie lactée et M31, liées par la gravitation, sont totalement déformées. 7: dans 5,1 milliards d'années, les cœurs des galaxies apparaissent comme deux lobes lumineux. 8: dans 7 milliards d'années, les deux galaxies se fondent en une seule, elliptique, dont le centre ultralumineux domine la nuit. NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas, and A. Mellinger Ainsi la galaxie d'andromède nous fonce dessus à la vitesse de km/h et nous percutera dans environ 4 milliard d'années, pour donner naissance à une nouvelle galaxie que certains scientifiques anglais nomme déjà "milkomeda". 14